基于核心素養下的高考生物實驗命題特點及教學啟示

【摘 要】本文對近年全國高考生物卷（Ⅰ 卷）在生物實驗命題上的變化趨勢及特點進行分析，提出三個方面的教學啟示，在教學中要重視并活學活用教材實驗以形成探究的思維品質，注重基于生物學核心概念的實驗教學以回歸生物學實驗科學學科本位，精講精練以強化對審題能力和答題規范的訓練。

【關鍵詞】高中生物 核心素養 實驗教學 探究能力

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）02B-0155-03

把學科核心素養作為課程目標的核心地位是新一輪課程改革以落實“立德樹人”為教育根本的重要手段。普通高中生物核心素養是學生通過學習實踐生物學知識所形成的生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任為主的能力及內在品質，它是根植于內心深處的方法論和世界觀，當學生所學的生物知識逐漸遺忘時，學生仍可通過科學的生命觀、理性的思維方法去認識和探索世界。另外，生物學本就是一門實驗科學，所有的生命現象、生物學原理都是科學家通過實驗驗證、探索而來。實驗是生物學重要的研究方法。伴隨新一輪課程改革，作為高中教育最為重要的指揮棒—— 高考，近年來更注重通過生物實驗命題來檢驗學生的學科核心素養。本文著重分析近年生物全國高考卷（Ⅰ 卷）在倡導學科核心素養培養背景下實驗命題變化的趨勢和特點，及其對高中生物教學的啟示。

一、高考生物實驗的命題趨勢及特點

（一）弱化陳述性知識的考查，著力于實驗背景下學科核心素養呈現

2016 ?年之前的全國生物卷中對陳述性知識的考查比較多，這對于大部分學生來說，只需把教材知識記牢，就能取得一個較好的成績。對于全體學生而言，生物相對物理和化學往往會有一個相當可觀的平均分。但這樣的試題區分度也是最低的。那些善于理性思維但不愛死記硬背的學生在生物上面就體現不出優勢。這與高考選拔性的考試性質是相背離的。因此從 2016 年開始，高考生物大幅刪減了陳述性知識的考查，回歸實驗探究學科本位，注重學科核心素養的形成。2017 年的試卷中陳述性知識的比例更是降到只有可憐的 14 分左右。但全卷中涉及生物學實驗的，僅選擇題就有 3 題占 18 分;另外第一道生物大題（第 29 題）開門見山就是實驗設計;第 30 題高考傳統核心考點光合作用也是置于實驗情景中進行考查;選做題第 38 題也對課本艾弗里經典實驗進行了本質探究。這些題目很少是通過純粹的記憶就能作答，學生必須結合試題的情景做出分析判斷。綜合相關試題來看，主要有以下特點：①題干設計上多以生物學實驗為新情景，題干文字閱讀量較以往有所加大，考查學生閱讀、審題、分析、歸納能力;②基于實驗過程和結果的圖表設問，圖文轉換能力要求提升，考查學生邏輯推理能力;③立足以教材經典生物學實驗為原型設計實驗，考查學生合理的知識遷移與應用能力。分析歸納、邏輯推理是理性思維素養的展現，設計實驗則是基于生命觀念的科學實踐。總體來說，試卷充分體現了對學生核心素養的檢驗。

（二）分層的能力設計，注重發掘每一個思維的閃光點

高考畢竟是一場面向全體學生的選拔性考試，并不只是“天才”一個人的專屬舞臺。2017 年的生物全國高考卷（Ⅰ 卷）實驗命題對學生能力考查層次分明。試卷中所涉及實驗命題的題目可明顯分為三個等級的能力層次。

1.低層次實驗能力要求，立足于教材實驗本身，如下題。

〖例1 〗（2017 全國理綜 I 卷第 2 題）下列關于細胞結構與成分的敘述，錯誤的是（ ?）

A.細胞膜的完整性可用臺盼藍染色法進行檢測

B.檢測氨基酸的含量可用雙縮脲試劑進行顯色

C.若要觀察處于細胞分裂中期的染色體可用醋酸洋紅液染色

D.斐林試劑是含有 Cu2+ 的堿性溶液，可被葡萄糖還原成磚紅色

試題分析：本題以《考試大綱》所列高中生物教材中的實驗內容設問，考查學生對教材中重要實驗的實驗原理、操作及結論的掌握情況，學生能力要求主要是識別和重現，難度等級偏低。答案為 B 選項。

2.中層次實驗能力要求，基于生物學核心知識點創設實驗情景，如下題。

〖例 2〗（2018 全國理綜 I 卷第 4 題）已知藥物 X 對細胞增殖有促進作用，藥物 D 可抑制藥物 X 的作用，某同學將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培養液中培養，培養過程中進行不同的處理，每隔一段時間測定各組細胞數，結果如圖所示（圖略）。據圖分析，下列相關敘述不合理的是（ ?）

A.乙組加入了藥物 X 后再進行培養

B.丙組先加入藥物 X，培養一段時間后加入藥物 D，繼續培養

C.乙組先加入藥物 D，培養一段時間后加入藥物 X，繼續培養

D.若藥物 X 為蛋白質，則藥物 D 可能改變了藥物 X 的空間結構

試題分析：本題通過創設對照實驗情景作為題干，考查學生對實驗現象、結果進行分析和解釋的能力，并驗證簡單生物學事實的能力，難度中等。答案為 C 選項。

3.高層次實驗能力要求，源自于經典實驗原理的遷移運用，如下題。

〖例 3〗（2017 全國理綜 I 卷第 29 題）根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為 RNA 病毒和 DNA 病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常，一種新病毒出現后需要確定該病毒的類型。

假設在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換，請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型，簡要寫出（1）實驗思路;（2）預期實驗結果及結論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）

試題分析：本題通過要求學生設計實驗利用同位素標記法確定病毒的遺傳物質是 DNA 還是 RNA 考查學生對生命的物質基礎認識（DNA 和 RNA 的化學組成區別）、科學實驗技術的應用（同位素示蹤法、標記物的選擇）、教材《T2 噬菌體侵染細菌實驗》的實驗原理的理解及合理遷移應用。該題充分體現了學生對生物學問題進行探究的能力，實屬對學生高層次實驗能力考查。

（三）回歸生物學實驗科學學科特點，凸顯科學探究能力

放眼 2017 年全國理綜 I 卷全卷，科學探究性的題目越來越多。像歷年熱點光合作用、遺傳規律都置于基于實驗創設的新情景下進行考查。如 30 題第（2）問要求學生對改變實驗條件后植物有氧呼吸增加的原因分析。這就要求學生在面對實驗新情景下，對題干信息準確分析判斷，對所學相關知識理解遷移運用并組織語言準確表述。再如 32 題第（2）問證明基因所在染色體的位置就是以教材摩爾根實驗為原型，考查學生對實驗進行合理假設并預期相應結果的能力，充分體現科學的方法論的應用。生物學本就是實驗科學，一切生物學知識皆以實驗探索而來。相較于以往試題局限于“是什么？”實驗命題則能更接近“為什么？”“怎么用？”無論未來高考如何改，凸顯學科的探究能力、深入知識的本質是生物未來命題的趨勢。

二、教學啟示

（一）重視教材實驗的活學活用，形成探究的思維品質

生物高考說明中對實驗考查的目標和要求是“使用恰當的方法驗證簡單的生物學事實，并能對實驗結果進行解釋和分析”。具體而言就是，一方面學生能夠設計簡單的生物學實驗，另一方面對實驗結果進行解釋和分析。近年的高考全國卷試題已向高中生物學課堂教學釋放出信號：學生的理性思維、科學探究是在分析和解決具體問題的過程中逐漸培養出來的。目前高中生物學課堂教學中普遍存在的“實踐基本靠想，實驗基本靠背”的做法，與現實的高考改革的要求是背道而馳的。對教材中科學探究性實驗，如果只停留在死記硬背的層面上，那么考試中就會出現大量的生搬硬套的現象。教師對教材實驗的教學目標不能只停留在學生能熟記實驗原理、實驗操作、實驗結論的低層次能力目標上，更要關注其思維品質的養成，特別是探究實驗的能力培養。這就要求教師要對教材實驗進行充分挖掘和適當拓展。首先，對實驗原理的教學要讓學生知其然，更要使其知其所以然。如葉綠體色素提取分離實驗中加入 CaCO3 能防止葉綠素被破壞。很多學生學到這里內心是帶有疑問的——葉綠素為什么會遭到破壞？其實這個知識點背后蘊藏著一個重要的實驗原則：要考慮當生物組織細胞在遭到破碎時，如何避免所釋放的其他物質與待分離的成分發生化學反應。如果教師不做適當補充解釋，那么學生就只能死記硬背。當遇到類似從胰腺中提取胰島素的問題時，學生就不會遷移應用了。其次，重視探究實驗中學生的主體地位。避免教師演示，學生模仿。教師要基于學生已有的知識能力水平創設情景，給學生充分的思考和探索空間，培養學生的探究實驗能力。只有這樣，當學生在面對高考生物中的實驗設計題時才會思路清晰，下筆有神。

（二）注重基于生物學核心概念的實驗教學，回歸生物學實驗科學學科本位

生物學中的每一個核心概念都是經過無數科學家經歷大量觀察、實驗證明而來。如果教師在核心概念的教學中脫離實驗背景、照本宣科，那么學生對概念的理解是空洞的。因此在教學過程中，對教材中的核心概念形成的相關實驗材料要著重分析。如在光合作用探索歷程的相關實驗教學過程中，教師要巧設問題引導學生分析實驗現象，得出相關結論，使學生在思考、探索的過程中不斷內化、形成光合作用的概念，而不是教師灌輸給他的一段蒼白的文字。對教材中缺少相關實驗材料的重要概念，要在日常的教學中創設條件，組織以探究為特點的主動學習場景，把教材中的核心概念和重要知識融入學生的探究學習過程中。如“有氧呼吸過程”的教學，在設計時，可以以探究實驗作為資料分析。

〖例 4〗（實驗情景創設）實驗一：使用差速離心法，獲得以下結構，加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶，一段時間后，檢測各試管，變化情況 （常溫）：

1 號試管（只含線粒體）：葡萄糖的量不變;

2 號試管（只含細胞質基質）：葡萄糖的量減少，有丙酮酸（C3H403）生成;

3 號試管（有線粒體和細胞質基質）：葡萄糖的量減少，有 CO2、H2O 生成。

〖學生分析〗

推論 1：葡萄糖不能被線粒體分解。

推論 2：葡萄糖在細胞質基質中分解，生成丙酮酸，釋放少量能量。

推論 3：丙酮酸在線粒體中分解產生 CO2，H2O。

以上活動讓學生通過主動分析，加深理解，促進概念生成。真正加強和完善生物學核心概念實驗教學，不僅有助于學生多維度理解概念，而且有助于學生形成理性思維的習慣，提升學生理性思維的品質，提高學生實驗設計能力和科學探究的能力。

（三）精講精練，強化對審題能力和答題規范的訓練

2017 年的高考生物實驗命題主要考查形式為，基于實驗圖表的實驗結論分析，基于實驗創設情景下的實驗技術遷移應用，以教材重要經典實驗為原型的實驗思路設計。學生的明顯感覺是，閱讀量和書寫量都明顯增加，考試時間不夠用。因此平時訓練時就要針對性地選題。要強化審題，就審題而言，首先準確，其次迅速。在審題過程中要清楚已知信息，標注好關鍵詞。答題要規范，要引導學生善用生物學專業術語、基本原理解題，切莫胡亂編造，在保證要點完整的基礎上追求語言簡練。

【參考文獻】

[1]張興宇.考查核心概念，體現核心素養—— 2017 年高考全國理綜卷Ⅰ生物試題特點分析與教學建議[J].福建教育，2017（28）

[2]周予新，石玉珍.2017 年全國Ⅰ卷理綜生物學 29 題失分及錯因探析[J].生物學教學，2017（12）

【作者簡介】徐青松（1983— ），男，中學生物一級教師，任教于廣州市第六十五中學，廣州市白云區骨干教師培養對象，主要研究方向：高中生物教學法。

（責編 盧建龍）